Question

肼(N₂H₄)又称联氨，广泛用于火箭推进剂、化工原料及燃料电池等方面。请回答下列问题：

（1）肼是火箭的高能燃料，该物质燃烧时生成水蒸气和氮气，已知某些化学键能如下：

①N₂H₄中氮元素的化合价为__________。

②气态N₂H₄在氧气中燃烧的热化学方程式为__________。

（2）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，该反应的离子方程式为__________。

（3）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生反应的电极反应式为__________．

（4）盐酸肼(N₂H₆Cl₂)是一种化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄ Cl类似，但分步水解。

①写出盐酸肼第一步水解的离子方程式__________。

②盐酸肼水溶液中离子浓度的关系为__________ (填序号)。

A．c(Cl^－)>c([N₂H₅·H₂O⁺])> c(H⁺)>c(OH^－)

B．c(Cl^－)>c(N₂H₆²⁺)>c(H⁺)>c(OH^－)

C．c(N₂H₆²⁺)+ c([N₂H₅·H₂O⁺]) +c(H⁺)= c(Cl^－)+c(OH^－)

(5〕常温下，将0．2 mol/L盐酸与0．2 mol/L肼的溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积变化〕。若测定混合液的pH=6，混合液中水电离出的H⁺与0．1mol/L盐酸中水电离出的H⁺浓度之比为__________。

Answer

（1）①-2；②N2H4(g) +O2(g)=N2(g) +2H2O(g)△H=一591 kJ/mol

（2）ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O

（3）N2H4-4e一+4OH-=N2+4H2O

（4）①N2H62++H2O=[N2H5·H2O]++H+；②B（5）107：1

【解析】

试题分析：（1）①N2H4中氢元素的化合价为+1价，根据化合价的代数和为0，氮元素的化合价为-2价，故答案为：-2；

②N2H4燃烧的化学方程式为N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=160 kJ•mol-1+391 kJ•mol-1×4+498 kJ•mol-1-945 kJ•mol-1-467 kJ•mol-1×4=-591 kJ•mol-1，所以N2H4燃烧的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-591 kJ•mol-1；

（2）氨气和次氯酸钠之间反应的方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，故答案为：ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O；

（3）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；

（4）①盐酸肼(N2H6Cl2)属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4 Cl类似，但分步水解第一步水解的离子方程式为N2H62++H2O=[N2H5·H2O]++H+，故答案为：N2H62++H2O=[N2H5·H2O]++H+；

②A、盐酸肼的第一步水解程度大于第二步，两步中均会生成氢离子，c(H+)>c([N2H5·H2O+])，故A错误；B、盐酸肼的水解程度较小，c(Cl－)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH－) ，故B正确；C、根据电荷守恒，有2c(N2H62+)+ c([N2H5·H2O+]) +c(H+)= c(Cl－)+c(OH－)，故C错误；故选B。

(5〕常温下，将0．2 mol/L盐酸与0．2 mol/L肼的溶液等体积混合，恰好生成盐酸肼溶液，盐酸肼水解，促进水的电离，pH=6时由水电离出的H+浓度为1×10-6mol/L，0．1mol/L盐酸抑制水的电离，由水电离出的H+浓度为=1×10-13mol/L，二者之比为107：1，故答案为：107：1。

考点：考查了盐类的水解、离子浓度的大小比较、反应热和焓变相关知识。